高中生物浙科版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第四章 基因工程第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛同步测试题

课后素养落实(十六)　基因工程及其延伸技术应用广泛

(建议用时：40分钟)

题组一　基因工程改善了人类的生活品质

1．下列不属于基因工程及其延伸技术应用的是(　　)

A．运用核酸分子杂交检测待检者是否携带血友病基因

B．运用PCR技术诊断待检者是否携带HIV

C．从大肠杆菌内获得人胰岛素

D．用高产青霉菌生产青霉素

D　[用高产青霉菌生产青霉素是利用基因突变的原理进行的诱变育种，不属于基因工程的范畴。]

2．某新型病毒是一种RNA病毒，医务工作者利用PCR技术进行病毒检测时，所使用的方法中合理的是(　　)

A．用细菌培养基直接培养从被测试者体内获取的病毒样本

B．分析该病毒的RNA序列是设计PCR引物的前提条件

C．PCR扩增过程需使用RNA聚合酶和耐高温DNA聚合酶

D．在恒温条件下进行PCR扩增避免温度变化导致酶失活

B　[病毒没有细胞结构，不能用培养基直接培养，A错误；PCR进行的前提条件是要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物，B正确；RNA病毒的RNA通过PCR扩增需要先进行逆转录形成DNA，然后使用耐高温的DNA聚合酶进行DNA复制，不需要使用RNA聚合酶，C错误；PCR扩增过程经历了高温变性、低温复性和中温延伸的过程，而不是在恒温条件下进行的，D错误。]

3．下列有关转基因植物的说法错误的是(　　)

A．科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因来提高作物的抗盐碱和抗旱的能力

B．由于抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫，所以抗虫棉已经推广应用

C．科学家往往将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，以提高农作物的营养价值

D．引起植物生病的病原微生物，主要有病毒、真菌和细菌等

B　[由于盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压的调节有关，所以目前科学家正在利用调节细胞渗透压的基因来提高农作物的抗盐碱和抗干旱的能力；转基因抗虫棉只是对棉铃虫有较强的抗性，并不是针对所有害虫；人体自身不能合成必需氨基酸，所以在改良植物品质上科学家更重视提高必需氨基酸的含量。]

4．科学家构建了含有大洋鳕鱼抗冻蛋白基因启动子和大鳞鲑鱼生长激素基因的表达载体，并将其导入了大西洋鲑的细胞中，获得了生长速度加快的转基因大西洋鲑。下列相关叙述正确的是(　　)

A．转基因大西洋鲑体内抗冻蛋白明显增加

B．构建基因表达载体需要限制酶和DNA聚合酶

C．大鳞鲑鱼生长激素基因不能通过PCR技术扩增获得

D．转基因大西洋鲑生长激素含量增加导致生长速度加快

D　[ 转基因大西洋鲑体内并没有导入抗冻蛋白基因，只是导入了抗冻蛋白基因的启动子，A项错误；构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶，B项错误；目的基因可通过PCR技术扩增获得，C项错误；生长激素基因能控制合成生长激素，生长激素含量增加导致转基因大西洋鲑的生长速度加快，D项正确。]

5．动物基因工程前景广阔，最令人兴奋的是利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反应器，以生产所需要的药品，如转基因动物生产人的生长激素。科学家培养转基因动物成为乳腺生物反应器时(　　)

A．仅仅利用了基因工程技术

B．不需要乳腺蛋白基因的启动子

C．利用基因枪法将人的生长激素基因导入受精卵中

D．需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”

D　[科学家培养转基因动物时除涉及基因工程外，还涉及其他现代生物技术；生产生长激素时需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中，然后将受精卵送入母体内使其生长发育成转基因动物。]

6．下列关于基因工程在食品工业方面的应用的叙述，错误的是(　　)

A．用于形成阿斯巴甜的主要氨基酸可以通过基因工程大规模生产

B．基因工程获得凝乳酶时，需将编码凝乳酶的基因导入受体菌的基因组中

C．相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度较低

D．生产淀粉酶和脂酶时，可通过构建工程菌，用发酵技术大量生产

C　[阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可以通过基因工程大规模生产，A正确；基因工程获得凝乳酶时，需将编码凝乳酶的基因导入受体菌，如大肠杆菌、黑曲霉等的基因组中，B正确；相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度较高，C错误；生产淀粉酶和脂酶时，可通过构建工程菌，用发酵技术大量生产，D正确。]

7．(2020·湖南高三联考)胶原蛋白广泛应用于医学、化妆品、化工原料等领域，科研人员开展利用家蚕生产人胶原蛋白的研究。请回答下列问题。

(1)家蚕核型多角体病毒(BmNPV)专性寄生于鳞翅目昆虫，将人胶原蛋白基因与______________重组后，构建______________。体外克隆目的基因的方法是____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

(2)BmNPV的p10基因是极强的启动子，将目的基因连接在p10基因的下游，目的是__________________________________________________________

___________________________________________________________________。

目的基因与p10基因连接时，断裂与连接的化学键都是________。

(3)重组BmNPV感染家蚕幼虫后，在幼虫淋巴液中提取蛋白质，用__________________的方法检测目的基因是否成功表达。相比于大肠杆菌，选择家蚕作为人胶原蛋白的生物反应器，其优点是_____________________________

_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

[解析]　(1)BmNPV专性寄生于鳞翅目昆虫，如家蚕，为了更有利于将目的基因导入家蚕细胞，可将目的基因与BmNPV基因重组，构建基因表达载体。PCR是指在体外复制特定DNA片段，可在短时间内大量扩增目的基因。(2)启动子位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录。限制酶和DNA连接酶作用的化学键均是磷酸二酯键。(3)检测目的基因是否翻译出蛋白质，采用的方法是抗原—抗体杂交。大肠杆菌为原核生物，无内质网和高尔基体，不能对人胶原蛋白进行加工。

[答案]　(1)BmNPV基因　基因表达载体　利用PCR技术扩增目的基因　(2)使目的基因在p10基因的驱动下高效表达　磷酸二酯键　(3)抗原—抗体杂交　家蚕细胞的内质网和高尔基体会对人胶原蛋白进行加工，使表达的胶原蛋白与人的胶原蛋白的结构和功能相似

题组二　蛋白质工程是基因工程的延伸

8．科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的氨基酸由天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。下列对蛋白质的改造，操作正确的是(　　)

A．直接通过分子水平改造蛋白质

B．直接改造相应的mRNA

C．对相应的基因进行操作

D．重新合成新的基因

C　[蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造，从而使蛋白质功能可以满足人们的需求。蛋白质行使功能与其高级结构密切相关，而蛋白质高级结构又非常复杂，所以直接对蛋白质进行改造非常困难，而蛋白质是由基因控制合成的，对基因进行操作却容易得多。另外，通过改造基因而改造蛋白质可以遗传，而对蛋白质直接改造，即使成功也不能遗传。]

9．(2020·山东莱州一中高二月考)蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，有广阔的发展前景。关于蛋白质工程的描述，正确的是(　　)

A．由于需要对蛋白质直接改造，因此操作更难

B．由于蛋白质不能遗传，因此蛋白质工程的产物不能大量生产

C．蛋白质工程也需要设计出相应的基因

D．蛋白质工程在各个领域有广泛应用

C　[蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，是在分子水平上对基因分子直接进行操作，A项错误；分子水平上对基因分子直接进行操作使其遗传物质发生改变，可以遗传给下一代，B项错误；蛋白质工程对基因分子直接进行操作，需要推测出应有的氨基酸序列，设计出相应的基因，C项正确；蛋白质工程的发展并不成熟，仍需一段时间提升，其目前并不能在各个领域广泛应用，D项错误。]

10．赖氨酸是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。某农科所科技人员欲通过将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，从而大大提高玉米种子中赖氨酸的含量，以期待培育出高赖氨酸玉米新品种。请回答下列问题：

(1)科技人员先从“提高玉米种子中赖氨酸的含量”这一功能出发，预期构建出________的结构，再推测出相对应目的基因的________序列，最终合成出“M酶”基因。

(2)科技人员获得“M酶”基因后，常利用________技术在体外将其大量扩增，此过程需要一种特殊的酶是________________。

(3)“M酶”基因只有插入________________________，才能确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传。科技人员将“M酶”基因导入玉米细胞中需要借助__________的运输。

(4)依据________________原理，可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。为了确保育种成功，科技人员需要通过____________________________________________________________________

________________，从个体水平加以鉴定。

[解析]　(1)欲通过将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，则应该利用蛋白质工程，先预期构建出“M酶”(蛋白质)的结构，再推测出相对应目的基因的脱氧核苷酸序列，最终合成出“M酶”基因。(2)基因工程中，获取的目的基因一般利用PCR技术进行扩增，操作过程中需要耐高温DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)的催化。(3)要想确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传，必须将“M酶”基因插入玉米细胞的染色体DNA中；将“M酶”基因(目的基因)导入玉米细胞中需要借助(基因表达)载体的运输。(4)将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株可利用植物组织培养技术，依据的原理是植物细胞的全能性。科技人员需要通过测定玉米种子中赖氨酸含量，从个体水平加以鉴定，以确保育种成功。

[答案]　(1)“M酶”  　脱氧核苷酸　(2)PCR　TaqDNA聚合酶(或“热稳定DNA聚合酶”)　(3)玉米细胞的染色体DNA中　(基因表达)载体　(4)植物细胞具有全能性　测定玉米种子中赖氨酸含量

11．利用基因工程生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示，下列叙述不正确的是(　　)

A．过程①是在小菜蛾细胞的细胞核中进行的

B．过程②获取的CarE基因中不含有启动子

C．过程③进行前需要用Ca2＋处理大肠杆菌

D．过程④后只有部分工程菌含有CarE基因

A　[过程①表示通过逆转录法合成目的基因，该过程不在小菜蛾细胞内进行，A错误；过程②表示利用PCR技术对目的基因进行扩增，由于模板cDNA中不含有启动子，所以CarE基因中也不含有启动子，B正确；过程③进行前需用Ca2＋处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，C正确；工程菌指的是能使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系，只有部分工程菌含有CarE基因，D正确。]

12．(2020·山东省章丘第四中学月考)如图是科研人员利用乙烯合成酶的反义基因，通过转基因技术获得耐储存的转基因番茄的过程。下列相关叙述错误的是(　　)

A．该转基因技术所用的目的基因是乙烯合成酶基因

B．乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因的区别是转录的模板链不同

C．由图可知过程⑤依据的原理是碱基互补配对原则

D．转基因番茄中乙烯含量低的原因可能是乙烯合成酶基因的翻译过程受阻

A　[该转基因技术所用的目的基因是乙烯合成酶的反义基因，A错误；乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因都是由α链和β链组成的，区别是转录的模板链相反，使转录出的mRNA能互补配对，形成双链RNA，B正确；过程⑤依据的原理是碱基互补配对原则，乙烯合成酶基因的反义拷贝转录出的反义mRNA与乙烯合成酶基因转录出的mRNA结合，可能会使乙烯合成酶基因的翻译过程受阻，C、D正确。]

13．某研究小组为了研制预防H7N9 禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下图。下列有关叙述不正确的是(　　)

A．过程①需使用逆转录酶

B．步骤②过程所依据的理论基础之一是DNA分子结构的相似性

C．步骤③可将重组质粒与大肠杆菌直接混合

D．检验Q蛋白的免疫反应特性，可用 Q 蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验

C　[步骤①是人工以RNA为模板生成DNA的过程叫逆转录，需使用逆转录酶，A项正确；步骤②是基因表达载体构建，所依据的理论基础之一是DNA分子结构的相似性，B项正确；步骤③需用CaCl2处理大肠杆菌，使其处于感受态之后，才能将重组质粒导入大肠杆菌，C项错误；患禽流感康复的鸡的血清中含有相应的抗体，可以与Q蛋白发生抗原—抗体特异性结合反应，以此可以检测Q蛋白的免疫反应特性，D项正确。]

14．(2020·安徽亳州一中高二月考)下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是(　　)

A．a、b过程分别是转录、翻译

B．蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作

C．蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术

D．蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因

C　[a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程，b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的翻译过程，A项正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需求，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，B、D项正确；蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，C项错误。]

15．2007年诺贝尔生理学或医学奖授予在“基因靶向”技术方面做出突出贡献的三位科学家。“基因靶向”技术指的是应用DNA同源重组原理，通过一定的载体，用设计好的目的基因替代靶基因，从而达到使靶基因功能丧失的目的。借助这一技术，科学家可以用小鼠进行实验，使其体内的某项特定基因丧失功能，以帮助人们找到治疗疾病的有效方法。下面是该实验的基本过程，请回答有关问题。

(1)获取目的基因

①目的基因是靶基因的同源片段。经过修饰使靶基因的功能改变或丧失，就可获得目的基因。如果要获得活性降低了的X酶蛋白的目的基因，可以采用蛋白质工程技术，请简述其过程。________________________________________

_____________________________________________________________________

________________________。

②为了提高实验成功率，需要通过PCR技术获得目的基因的大量拷贝。与体内DNA复制相比，PCR反应体系需加入哪两种特别的物质？_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

(2)构建基因表达载体。质粒是具有自我复制能力的双链环状DNA，它所具有的一至多个____________位点，使目的基因插入其中成为可能，因此常被选作载体。

(3)将基因表达载体导入胚胎干细胞，从中筛选出成功发生了同源重组的胚胎干细胞，然后培育出小鼠。

(4)通过检测目的基因是否表达出蛋白质产品，可以确定该小鼠体内是否成功发生了基因的同源重组。请简述这种检测方法：__________________________

____________________________________________________________________。

[解析]　本题重点考查了蛋白质工程的基本原理及其应用。基因工程遵循中心法则，中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图所示：

基因工程基本上是生产自然界已有的蛋白质。而蛋白质工程是基因工程的延伸和发展，其原理基本上是中心法则的逆推：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。

[答案]　(1)①X酶蛋白的功能分析→X酶蛋白的三维结构预测和设计→X酶多肽的氨基酸序列设计→X酶基因的改造　②两种引物、耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)　(2)限制酶切割　(4)提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交

混淆蛋白质工程与基因工程

16．(2020·山东日照期末)已知生物体内有一种X蛋白，如果将X蛋白的某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质(X1蛋白)不但保留X蛋白的功能，而且具有了酶的催化活性。下列说法正确的是(　　)

A．蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异

B．可以通过对X蛋白基因进行改造或人工合成获得X1蛋白基因

C．蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具

D．细胞内合成X1蛋白与X蛋白的过程中，遗传信息的流向是相反的

B　[蛋白质工程和基因工程的操作对象都是基因，两者的根本区别是蛋白质工程可制造出自然界没有的蛋白质，A错误；可以通过对X蛋白基因进行改造或人工合成获得X1蛋白基因，B正确；蛋白质工程操作过程中，需要酶和载体作为工具，C错误；细胞内合成X1蛋白与X蛋白的过程中，遗传信息的流向是相同的，D错误。]